材料失效分析与预防及案例分析。
一、失效 零件由于某种原因，导致其尺寸、形状、或材料的组织与性能发生变化而不能完满地完成指定的功能。
二、失效危害性。
1、失效导致机械不能正常工作，降低生产效率，降低产品质量，误工误事。
2、失效导致机械不能工作，停工停产，造成重大经济损失。
3、失效导致机毁人亡。
三、失效分析。
失效分析：判断零件失效性质、分析零件失效原因、研究零件失效的预防措施的技术工作。
四、失效分析内容。
1、判断失效性质：畸变失效、断裂失效、磨损失效、腐蚀失效。
2、分析失效原因：设计、材料、加工、装配、使用、维护。
3、研究失效的预防措施：修改设计、更换材料、改进加工、合理装配、正确使用、及时维护。
五、失效分析技术。
金相分析技术，断口分析技术，力学性能测试技术，理化分析测试技术，晶体结构分析技术，无损检测技术，应力分析技术。
6、失效案例。
汽车离合器壳体开裂失效分析。
1、粗视分析。
离合器壳体由铝合金铸造而成。一个壳体破断为两部分，一个壳体一侧的裂纹长220mm, 另一侧有一条15mm长的裂纹。裂纹的起始位置均在壳体侧面下方的交界处。
壳体侧面的内表面呈135°和90°夹角， 无明显的过渡园角。裂纹扩展方向与该处所受拉应力的方向垂直。
2、现场调研。
离合器安装情况：离合器左边与发动机相联， 右边与变速器相联。离合器壳体受到较大弯矩作用。
发动机工作时， 壳体受到强烈振动。 壳体下部受到瞬时大的拉应力作用， 在应力集中处容易产生裂纹造成开裂或破断。
3、立体显微镜下观察。
断裂面有放射状撕裂棱。断面上有许多闪光的小点， 同时发现有园形、椭园形的空洞。最大的一个椭园形孔洞尺寸为0.
6mm×1.2mm。这些空洞的内表面呈熔融金属凝固态， 为铸造缺陷气孔。
4、显微分析。
观察裂纹形态及扩展方向。裂纹端部位于壳体两侧面内表面相交处， 裂纹上及其附近有大大小小的气孔， 裂纹垂直于壳体边缘扩展。
金相显微组织由白色的a固溶体+灰色的条状及小块状的si晶体+黑色细针状al-si-fe化合物组成。黑色针状al-si-fe化合物为有害相， 导致壳体材料的韧性下降。裂纹穿过气孔， 并沿针状al-si-fe化合物界面扩展。
5、扫描电镜分析。
沿晶界或相界扩展的微细裂纹。平整的晶体平面。观察到晶界和晶内的裂纹。
该壳体材料的断裂机制为一种包含沿晶(或相界)断裂和穿晶断裂两种形式的混合断裂。在裂纹快速扩展区断裂形貌呈山脊状撕裂棱。
6、能谱成分分析。
对壳体材料和组织中的条状物进行成分分析。
合金的成分接近于铸造铝合金zl102(zl102成分： 90~87%al, 10~13%si)。含有fe, 生成有害相细针状的al-si-fe化合物， 降低了该合金的韧性。
条状物的si含量很高， 确定其为si晶体。
7、硬度测定
(1) 布氏硬度测定。
硬度为54～61hb。该壳体的硬度值与铸造铝合金zl102的硬度相近。
(2) 显微硬度测定。
白色块状物 65hv0.02 ；条状物 75hv0.02
合金的硬度较低， 反映该合金的强度也较低， 只能用于对强度要求不高的铸件。
8、断裂原因分析。
(1) 所用材料强度低， 气孔多。合金含铁量高， 出现较多的针状al-si-fe化合物， 使韧性大大降低。
(2) 壳体两侧面的内表面无明显的过渡园角， 导致应力集中。
(3) 安装结构不甚合理， 导致壳体承受弯矩过大， 振动厉害。易于开裂。
(4) 壳体受弯矩作用， 同时受到强烈振动， 迭加了扭矩， 在壳体应力集中处产生微裂纹， 裂纹扩展， 导致开裂、破断。
9、改进措施。
(1) 材料方面：
a. 更换材料， 采用强度较高的zl107、zl109。
b. 降低含铁量， 进行良好的变质处理。
(2) 壳体结构方面： 将壳体侧面内表面尖角相交改为园角过渡。
3) 改进发动机－离合器－变速器安装方式， 以减轻壳体所承受的弯矩及振动。
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